石墨烯在锂离子电池电极材料中的应用

石墨烯在锂离子电池电极材料中的应用

石墨烯是一层碳原子，由sp2杂化轨道组成，连接到六边形的二维数据。它是世界上已知的最薄、最坚固、最坚硬的水晶，几乎完全透明。它只吸收2.3%的可见光，这使得它在理想条件下比普通钢材强100倍。在室温下的导热系数高达5300 w / (m˙K)和碳纳米管的导热系数帽5800 w / (m˙K)及其电子迁移率在室温超过15000 cm2 /˙s (V),高于一般的碳纳米管和超过10倍的硅晶体,它的电阻率大约是10 - 6Ω˙米,低于铜和银,世界上最小的电阻率数据,产品理论可达2630平方米/克比外观。

 

石墨烯具有完全开放的双面结构，可以将一系列有机反应与其他数据结合起来，提高其机械性能、电学性能和导热性能。如果用官能团修饰石墨烯，它的化学活性可以得到增强。石墨烯的这种结构特性也使其适用于电化学活性数据的复合数据，以改善锂离子电池或超级电容器等电极数据的功能。

 

1. 石墨烯产业的发展与进步

 

1. 国外发展

 

石墨烯的制备和使用类别充满国际国家重点投资项目,例如,美国国防部研究项目,发表在2008年7月,总投资2200万美元的碳项目,使用无线电频率主要石墨烯基超高速的发展和低功率射频电路,用于制造电脑芯片和晶体管。2009年5月，美国国家科学基金会(national science foundation)启动了一项耗资63.4万美元、由得克萨斯大学奥斯汀分校(university of Texas at Austin)开发并实施的基于石墨烯的复合数据超级电容器项目。其他正在使用的项目包括NanotekInstruments商业化生产锂离子电池中的纳米石墨烯复合电极，NanotekInstruments是一家位于俄亥俄州的公司，该公司资助了该项研究的商业化。

 

在欧盟，欧盟FP7框架项目(FP7)于2008年1月发布了基于石墨烯的纳米级电子设备项目计划。参与的机构包括德国的AMO有限公司、意大利大学的纳米电子研究组和英国剑桥大学的半导体物理研究组。2009年7月，德国科学基金会宣布启动一项为期6年的石墨烯新前沿研究项目，目标是更好地理解和应用石墨烯的功能，以开发功能更好的石墨烯基电子产品。

 

2007年，日本学术发展署(Japan academic development agency)开始在日本东北大学(tohoku university)开发石墨烯硅材料/器件的技能。本项目的主要研究方向是“石墨烯-硅”数据/工艺技术，在此基础上开发先进的辅助开关设备和等离子共振赫兹设备产品。本研究将使实现无时间、超高速、大规模的电荷转移技术集成成为可能。

 

2. 国内发展

 

2014年11月，常州六元信息技术有限公司在新三板挂牌上市，成为江苏省首家新三板企业，也是全国第二大石墨烯相关行业企业。江南石墨烯研究院是国内最早成立的石墨烯研究院，位于太湖西部科技产业园。引进石墨烯相关创新创业团队13个，企业19家，产业规划超过10亿元。这表明，中国在石墨烯及相关产业上的资金资源投入是有计划的。这与国家政策、我国资源环境有直接关系。

 

石墨烯不仅产业规划庞大，而且在中国的发展也是世界第一，这是国家资本和资源投入的必然结果。经过专利分析，石墨烯相关的专利申请开始出现在2002年，并在2008年迅速增长。在我国，石墨烯粉末数据是涂料、复合材料、锂电池、超级电容器等的核心数据，是国家重点支持的新数据类别之一。在石墨烯领域，技能的专利产出是中国最高的，占总产出的40.25%。